Экология. Популяция. Биоценоз презентация

Экология – это наука о взаимодействиях живых организмов друг с другом и с окружающей средой.
В буквальном переводе слово «экология» означает учение о «доме» (от греч. «ойкос» – местообитание, жилище, дом, и «логос» – учение).
Термин ввел Эрнст Геккель в 1866г

Экология
Предмет – связи между организмом и средой, организация и функционирование надорганизменных систем: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера.

Популяция
- совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

Биоценоз
это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определённую территорию (акваторию).
В природе биоценозы бывают разного масштаба. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерные повторяющиеся биоценозы:
- в разных дубравах в полосе широколиственных встречаются: липа, клен, лещина, а среди трав – сныть, ветреница; среди животных – белку, кабана, синицу, мухоловку, сойку, жука желудевого долгоносика;

Биогеоценоз
Биогеоцено́з — система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии (природная экосистема).

Биотоп
относительно однородный по физическим, химическим и климатическим условиям участок пространства, занятый определённым биоценозом.

Экологическая система – это исторически сложившееся единое природное пространство, образованное живыми организмами и средой их совместного обитания, в котором живые и неживые элементы связаны между собой обменом вещества и энергии.
Биогеоценоз – «маленькая» экосистема.
Биосфера – глобальная экосистема.

Биосфера
- оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности - глобальная экосистема Земли.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ
Владимир Иванович Вернадский
(1863 – 1945)

С точки зрения задач экологию можно разделить на две ветви
Общая, или теоретическая экология – вскрывает общие закономерности организации жизни.
Прикладная экология – разрабатывает принципы охраны природы и рационального использования природных ресурсов.

Общую экологию часто подразделяют на следующие дисциплины:
Аутэкология – исследует взаимодействия организма со средой.
Демэкология – изучает структуру, динамику и связи со средой популяций отдельных видов.
Синэкология – изучает структуру, динамику и связи со средой сообществ организмов.

Экология в системе биологических дисциплин может разделяться также:
По конкретным объектам исследования.
По конкретным типам местообитания.
Прикладная экология – по конкретным типам задач.

В современном обществе термин экология имеет еще ряд расхожих значений:
Изучение конкретной окружающей среды (экология жилища, этноэкология).
Изучение взаимодействия конкретных, в том числе неживых, объектов со средой (экология памятников).
Состояние окружающей среды.
«Плохая экология»= «Плохая физика»

Трофическую структуру биоценоза образуют 3 экологические группы организмов: продуценты, консументы и редуценты

Продуценты – (=автотрофы) организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических.
Консументы — гетеротрофные организмы, потребляющие готовые органические вещества , создаваемые продуцентами.Консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических.
Редуценты — микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки живых существ, превращая их в неорганические и простейшие органические соединения.

Биофаги
Сапрофаги
(питаются мертвой органикой)
Фитофаги (консументы I порядка)
Хищники (консументы II порядка)
Суперхищники (иногда называют консументы III порядка)
В сообществах гетеротрофы —
это консументыэто консументы различных порядков и редуценты.

Пищевая цепь в океане
I
II
II-III
III-IV
IV-V

Пищевая (энергетическая) пирамида

Переход вещества и энергии с одного трофического уровня на другой связан с потерями. Считается, что на каждом последующем уровне усваивается лишь 10% вещества и энергии предыдущего уровня.
Эта закономерность получила название правила 10-ти % (правило Линдемана).

Постоянство биомассы и состава живого вещества на Земле обеспечивается балансом процессов биосинтеза и разложения (распада) органического вещества, а также биогенной миграцией химических элементов – биогеохимическими циклами или круговоротами вещества в природе.

Атмосферный N2
NO3-
NO2-
NH3, NH4+
Растения, микробы
Животные
Мертвая органика
Азотфиксация
Денитрификация
Биологическая фиксация: клубеньковые бактерии Rhizobium, с.-з. водоросли Anabaena, Nostoc; свободноживущие Azotobacter, Clostridium
Промышленная фиксация
Молнии, промышленная фиксация
Восста-новле-ние
в расте-ниях
Аммонификация:
Бактерии,
актиномицеты,
грибы
Нитрификация
Nitrosomonas
Nitrobacter
Thiobacillus denitrificans, Pseudomonas denitrificans, Micrococcus

РО43- в почве, пресной воде, океане
Фосфаты горных пород
Фосфор в живых организмах
Поглощение
Эрозия
Отложение
Редуценты

SO42-
H2S
Сера в организмах (S-H-группы)
S
Анаэробные сульфатредуцирующие бактерии Desulfovibrio
поглощение
аэробные редуценты
Анаэробные редуценты
Окисление (Thiobacillus)
Окисление - спонтанное или серобактериями Chromatium

Влияние среды на организм осуществляется через воздействие ее компонентов – экологических факторов.
Экологический фактор –
любой элемент среды, способный оказать прямое или косвенное воздействие на организм.

Биотические - воздействие жизнедеятельности одних организмов на другие
Экологические факторы
Антропогенный фактор - воздействие человека на живое
Абиотические - условия неорганической среды, которые прямо или косвенно влияют, на организм

Абиотические факторы
климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха
химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность
физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
геологические (землетрясение, извержение вулканов, движение ледников, сход селей и лавин и др.);
эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы
орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона

Основные абиотические факторы
1.температура
2.свет
3.влажность
4.давление
5. концентрация веществ:
а)кислотность б) концентрация «необходимых» веществ в) концентрация «ядовитых» веществ и т.д.
6. движение воздушных и водных масс

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха
— наиболее значим для организма тот фактор , который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.
Вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения.

Закон толерантности (В. Шелфорд, 1913 г.)
Каждый фактор характеризуется зоной оптимальных значений (зона оптимума) для данного вида организмов и имеет пределы положительного влияния. Приближение интенсивности действия фактора к критическим точкам – пределам выносливости, происходит угнетение жизнедеятельности организма (зона пессимума).

Таким образом, можно переформулировать закон лимитирующего фактора - фактор, значение которого выходит за пределы выносливости, является лимитирующим.

Биотические факторы
Межвидовые отношения - Гетеротипические реакции
Внутривидовые отношения - Гомотипические реакции.

Формы внутривидовых взаимоотношений
Внутривидовые взаимоотношения многообразны и, в конечном счете, направлены на сохранение популяции. В более общей и простой системе взглядов сюда относятся любые отношения между особями одного вида - взаимоотношения между особями различных полов, конкуренция за жизненные ресурсы, различные формы поведения.

Формы внутривидовых взаимоотношений
Однако чаще в экологии говорят как о биотических факторах только о:
- эффекте группы;
- эффекте массы;
- внутривидовой конкуренции.

Эффект группы
Эффект группы проявляется в ускорении темпов роста животных, повышении плодовитости, более быстром образовании условных рефлексов, повышении средней продолжительности жизни индивидуума и т. д. У многих животных вне группы не реализуется плодовитость.
Эффект группы не проявляется у видов, ведущих одиночный образ жизни. Если таких животных заставить искусственно жить вместе, у них повышается раздражительность, учащаются столкновения, и многие физиологические показатели сильно отклоняются от нормы.

Эффект массы
вызывается изменениями в среде обитания, происходящими при чрезмерном увеличении численности особей и плотности популяции. Как правило, эффект массы отрицательно сказывается на плодовитости, скорости роста, длительности жизни животных.
В природе эффекты группы и массы чаще всего проявляются одновременно и играют роль в динамике численности популяций, выступая в ряду зависящих от плотности экологических факторов, которые регулируют численность популяции по принципу обратной связи.

Для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции (принцип Олли).

Внутривидовая конкуренция
В отношении всех видов конкуренции справедливо правило: чем больше совпадают потребности конкурентов, тем острее конкуренция.
Внутривидовая конкуренция на том или ином этапе существования вида встречается почти всегда, поэтому в процессе эволюции у организмов выработались
приспособления,
снижающие ее
интенсивность. Наиболее
важные из них —
способность к расселению
и территориальность.

Существует несколько классификаций межвидовых взаимодействий и взаимоотношений между видами. Остановимся на двух из них.
Если обозначить безразличные для вида взаимоотношения 0, полезные +, а вредные –, то все многообразие взаимоотношений можно обозначить:
00, 0+, 0–, ++, +–, – –.
Формы межвидовых взаимоотношений

Взаимоотношения между видами, не оказывающими друг на друга прямого влияния.
Нейтрализм: 00

Нейтрализм;
Аменсализм: вид 2 подавляет вид 1, сам не испытывает отрицательного воздействия.
Аменсализм: 0-

Нейтрализм;
Аменсализм;
Комменсализм: комменсал получает пользу от другого вида, которому это объединение безразлично. Например, нахлебничество рыбы прилипалы, грифов, гиен, доедающих остатки пищи за львами или квартирантство горчака (икры и личинок) у беззубки.
Комменсализм: 0+

Нейтрализм;
Аменсализм;
Комменсализм;
Конкуренция: Успех одного означает неуспех другого. Часто приводит к вытеснению одного вида другим. Например серая крыса вытесняет черную.
Конкуренция: --
Прямая - осуществляется путем прямого влияния особей друг на друга, например, при агрессивных столкновениях между животными или выделении токсинов у растений и микроорганизмов.
Косвенная - не предполагает непосредственного взаимодействия между особями. Она происходит опосредованно - через потребление разными животными одного и того же ресурса, который является ограничивающим (лимитирующим) фактором. Поэтому косвенную конкуренцию называют также эксплуатационной.

Нейтрализм;
Аменсализм;
Комменсализм;
Конкуренция;
Паразитизм: один вид паразитирует на другом, ослабляя его. Например губка бадяга на стеблях водных растений; грибы трутовики на стволе березы
Паразитизм: -+

Нейтрализм;
Аменсализм;
Комменсализм;
Конкуренция;
Паразитизм;
Хищничество: хищники питаются за счет своих жертв. Например….
Хищничество: +-

Нейтрализм;
Аменсализм;
Комменсализм;
Конкуренция;
Паразитизм;
Хищничество;
Мутуализм: взаимодействие благоприятно для обоих видов (1 – клубеньковые бактерии и бобовые, 2 – актиния и рак-отшельник, 3 – цветковые растения и насекомые-опылители)
Мутуализм: ++

Типы взаимодействия
Под симбиозом понимается совместная жизнь (от греч. symbiosis — совместная жизнь), которая для партнеров может быть как полезна, так и вредна.
Однако чаще симбиозом называют взаимовыгодное сожительство организмов или выгодное для одного и безразличное для другого.

Понятие «экологическая ниша» -
- место вида в трофических цепях или
- вся сумма связей организмов данного вида с абиотическими условиями среды и с другими видами живых организмов.